La presente tesis doctoral desarrolla un modelo neurodidáctico de formación docente sostenible, integrando los principios de la neurociencia con prácticas educativas sostenibles para optimizar la preparación de los educadores frente a los desafíos contemporáneos de la educación. El objetivo principal es mejorar la efectividad de la formación docente mediante la aplicación de conocimientos neurocientíficos que respalden un aprendizaje duradero y la implementación de estrategias que promuevan la sostenibilidad en todos los aspectos del entorno educativo. A través de una metodología de investigación mixta, que incluye análisis cuantitativo y cualitativo de datos recogidos de tres grupos focales, la tesis evalúa cómo los docentes pueden utilizar el conocimiento del funcionamiento cerebral para mejorar sus métodos de enseñanza. Además, se examina cómo la inclusión de estrategias sostenibles en la formación docente no solo beneficia los resultados ambientales sino también mejora la calidad y equidad de la educación. Los hallazgos indican que la integración de la neurodidáctica en los programas de formación docente conduce a prácticas pedagógicas más efectivas, personalizadas y empáticas, además de reducir la naturaleza probabilística de la didáctica. Simultáneamente, el enfoque en la sostenibilidad prepara a los docentes para impartir lecciones que fomenten la conciencia ecológica entre los estudiantes y que utilicen recursos de manera más eficiente. Esta tesis propone un marco de formación docente que no solo responde a las necesidades educativas del siglo XXI sino que también promueve un cambio integral hacia prácticas más conscientes y responsables. Se espera que este modelo no solo inspire a futuras investigaciones sino que también guíe las políticas educativas y las estrategias curriculares en diversas partes del mundo, marcando un paso significativo hacia una educación más inclusiva, efectiva y sostenible.